close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

369. Машины для земляных работ

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Воронежский государственный архитектурно-строительный университет»
(Воронежский ГАСУ)
Кафедра строительной техники
и инженерной механики
имени д.т.н., профессора
Н.А. Ульянова
МАШИНЫ ДЛЯ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ
(раздел «Экскаваторы»)
Методические указания
к выполнению курсового проекта
для студентов 4-го курса специальности 190205 «Подъемно-транспортные,
строительные, дорожные машины и оборудование»
и 3-го курса бакалавриата 190100
«Наземные транспортно-технологические комплексы»
Воронеж – 2012
2
УДК 621.8(07)
ББК 39.311-06-5я 7
Составитель В.Н. Геращенко
Машины для земляных работ (раздел «Экскаваторы»): метод. указания
к вып. курсового проекта для студ. спец. 190205 и 190100 /Воронежский ГАСУ;
сост.: В.Н. Геращенко.– Воронеж, 2012. – 14 с.
Содержат общие положения и требования по содержанию и оформлению
расчетно-пояснительной записки и чертежей курсового проекта, перечень рекомендуемой литературы.
Предназначены для выполнения курсового проекта студентами специальности 190205 190100.
Ил. 1. Табл. 2. Библиогр.: 7 назв.
УДК 621.8(07)
ББК 39.311-06-5я 7
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Воронежского ГАСУ
Рецензент – Ю.В. Авдеев, канд. техн. наук, доцент
кафедры автоматизации технологических процессов
Воронежского ГАСУ
3
Введение
Повышение технико-экономических показателей машин для земляных
работ связано с совершенствованием их структуры путем повышения единичной мощности и универсальности, оснащением автоматизированными устройствами, обеспечивающими стабилизацию оптимальных режимов работы независимо от изменений нагрузок на рабочих органах, совершенствованием ко нструкций рабочего оборудования.
Решение этих задач тесно связано с улучшением подготовки инженерных
кадров, повышением их образовательного и технического уровня, умением с амостоятельно решать задачи конструирования и инженерных расчетов, чему в
большей степени способствует выполнение курсового проекта.
Теоретической основой проекта служат следующие дисциплины: «Сопротивление материалов», «Детали маши», «Основы взаимозаменяемости и технических измерений», «Материаловедение», «Гидравлика», «Строительная механика», «Подъемно-транспортные машины», «Двигатели внутреннего сгорания»,
«Технические основы создания машин», «Технология производства и ремонта
строительных и дорожных машин» и другие.
1. Общие положения
Курсовое проектирование является этапом текущего контроля обучения
студентов в высшем техническом учебном заведении.
Курсовой проект выполняется студентом самостоятельно в установленные рабочим планом сроки. В ходе выполнения проекта студенту оказывается
консультативная помощь руководителем проекта.
Целью курсового проектирования является систематизация, закрепление
теоретических и практических знаний по дисциплине «Машины для земляных
работ» и применение этих знаний при решении конкретных задач, предусмо тренных индивидуальным заданием.
В процессе выполнения курсового проекта формируются и закрепляются
навыки самостоятельной работы студента, получения им научного или пр икладного результата, применения полученных знаний при разработке реальных
конструктивных решений.
2. Задание на курсовое проектирование и содержание проекта
Задание на курсовой проект составляется руководителем на основе материалов, соответствующих реальным машинам. Выданное задание прилагается к
расчетно-пояснительной записке.
Содержание курсового проекта должно соответствовать специальности
190205, а объем должен быть реально выполняемым в установленные сроки.
Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки на 30-40 с. и
графической части, выполненной на 3х листах формата А1 (594-841).
4
Расчетная пояснительная записка проекта, как правило, должна содержать следующие разделы:
Наименование раздела
Введение
1. Обоснование темы проекта и патентные исследования
2. Общие расчеты, связанные с технической разработкой
3. Расчет на прочность проектируемых узлов и деталей
4. Определение технико-экономических показателей
проекта и пути их повышения
5. Техника безопасности и защита окружающей среды
6. Выводы по проекту
Список используемой литературы
Кол-во страниц
1-2
4-7
10-11
7-9
3-5
3-4
1
1
Графическая часть должна содержать:
1. Общий вид машины (укрупненного узла) – 2 проекции………………1 лист
2. Разрабатываемый узел в сборе…………………………………………..1 лист
3. Чертеж узла металлоконструкции с указанием сварки………………..0,5 листа
4. Рабочие чертежи деталей разрабатываемых узлов…………………….0,5 листа
Итого:………...…..3 листа
В графической части возможно выполнение кинематических, гидравлических схем, патентных исследований по согласованию с руководителем.
3. Рекомендации по организации работы над курсовым проектом
Работа по выполнению курсового проекта начинается с изучения литературы, связанной с темой выполняемого проекта (учебники, учебные пособия,
инструкции, патенты и изобретения).
При решении всех вопросов используется единая терминология и определения, установленные ГОСТом.
Определенные разделы расчетно-пояснительной записки и листы графической части выполняются согласно плану выполнения курсового проекта,
установленному руководителем и кафедрой, в соответствии с кафедральными
смотрами, сроки которых указаны в задании.
За принятые в курсовом проекте решения и правильность всех данных
отвечает студент-автор курсового проекта.
Законченный курсовой проект подписывается студентом, руководителем
и защищается перед комиссией.
5
3.1. Требования к содержанию и оформлению
расчетно-пояснительной записки
Расчетно-пояснительная записка курсового проекта, как правило, должна
включать в себя следующее:
Титульный лист, на котором указывается тема курсового проекта, фамилия, имя, отчество исполнителя, а также фамилия руководителя.
Далее следует задание на проектирование, подписанное руководителем и автором проекта, и содержание расчетно-пояснительной записки.
Во введении должны быть отражены основные направления развития машин для земляных работ, указаны пути повышения производительности и качества выполняемых работ, а также мероприятия, способствующие решению
этих задач. Данные вопросы должны быть изучены по периодическим изданиям, проанализированы и изложены применительно к теме проекта.
По разделу «Патентные исследования» необходимо изучить устройство,
область применения машины, указанной в задании проекта. По материалам патентного поиска выбирается направление конструктивного решения, и составляются соответствующие таблицы согласно методическим указаниям (№281) [1].
В разделе «Общие расчеты» проводится выбор основных параметров
машины (массы, вместимости ковша, параметров рабочего и ходового оборудования), подбор силовых установок, тяговый расчет машины (с определением
сил сопротивления на рабочем органе) [2].
Кроме того, необходимо обосновать целесообразность нововведений в
разрабатываемом узле и дать анализ полученных параметров в сравнении с с уществующей моделью.Вопросам прочности, надежности, долговечности следует уделить особое внимание, так как эти расчеты являются основой модернизации и проектирования новых образцов. При составлении расчетных схем следует учитывать различные режимы работы, условия нагружения, реальные
свойства материалов, технологические, эксплуатационные и другие факторы.
Выбор расчетных нагрузок и расчеты конструкций на прочность необходимо
выполнять в соответствии с рекомендуемыми в технической литературе требованиями [3, 4].
Под хозрасчетным экономическим эффектом обычно понимают разницу
между сметной стоимостью механизированных строительно-монтажных работ
и затратами на выполнение этих работ, т.е.
ЭХ = S – З,
где
S – сметная стоимость механизированных работ (СМР);
З – затраты на выполнение этих работ.
Сметная стоимость механизированных работ складывается:
S = ПЗ + НР +ПН,
из прямых затрат (ПЗ), рассчитываемых по существующим нормативам (СН и
Пам), накладных расходов (НР), принимаемых в условиях г. Воронежа до 24 %
6
от ПЗ и плановых накоплений (расчетная прибыль) – ПН, которые составляют
до 8 % от суммы (ПЗ + НР).
Определяем хозрасчетный экономический эффект от использования базовой и новой техники.
Определив годовую производительность базовой и новой техники, находим прямые затраты из выражения
ПГ
116,36 р .,
ПЗ =
1000
где ПЗ – прямые затраты;
ПГ – годовая производительность, м 3/г;
116,36 р. – затраты на 1000 м3 (СН и П IV-5-82, Поз 1-41) в ценах 1984 года.
Определив сметную стоимость механизированных работ в старых ценах
и, переведя на новые, получим данные по базовой и новой технике.
Имея данные по текущим затратам, находим хозрасчетный экономический эффект по базовой и новой технике. Сравнив полученные данные, получим экономический эффект на одну машину за год.
В отдельном разделе курсового проекта рассматривается техника безопасности и защита окружающей среды. Их содержание согласовывается с руководителем проекта и может включать расчеты на устойчивость машины при
работе, мероприятия, направленные на безопасное выполнение работ и охрану
окружающей среды.
При оформлении расчетно-пояснительной записки необходимо обратить
особое внимание на правильность выполнении расчетных схем и графиков,
ссылок на литературу и правильное составление списка используемой литературы ГОСТ 7.1-2003.
Оформление расчетно-пояснительной записки регламентировано ГОСТ
2.105-95, [5].
3.2. Оформление чертежей курсового проекта
Чертежи выполняются на ватмане установленного формата в соответствии с требованиями ЕСКД.
ГОСТ 2.301-68 устанавливает основные и дополнительные форматы листов графических документов [5].
За основные форматы принимают форматы с размерами сторон
841×1189 мм и другие форматы, полученные путем последовательного деления его на две равные части параллельно меньшей стороне соответствующего
формата (табл. 3.1).
Таблица 3.1
Основные форматы
Обозначение
А0
А1
А2
А3
А4
формата
Размеры сторон
841×1189 594×841
420×594
297×420
210×297
формата, мм
7
Чертежи общего вида выполняются обязательно не менее чем в 2-х проекциях. Машина изображается стоящей на грунте. На данном чертеже проставляются габаритные размеры и приводятся 5…7 основных показателей машины.
В спецификации, которая прилагается к расчетно-пояснительной записке, указываются основные укрупненные узлы (не более 10).
Сборочную единицу изображают в 2-х и более проекциях, позволяющих
определить порядок ее сборки и контроля. На сборочном чертеже допускается
помещать дополнительные схематические изображения соединения и расположения составных частей изделия.
На чертеже указываются габаритные, установочные, присоединительные
размеры, предельные отклонения, посадки и другие параметры, которые должны быть выполнены или проконтролированы на сборочном чертеже.
Следует обратить внимание на выполнение чертежей металлоконструкций, которые не рекомендуется загромождать пунктирными изображениями
невидимых элементов. Существует два типа чертежей металлоконструкций:
сборочный и сварочный. На сборочном чертеже указываются габаритные пр исоединительные размеры и только монтажные сварочные швы. На чертеже
сварки обозначаются все швы в соответствии с ГОСТ 2.312-72.
Рабочие чертежи разрабатываются на детали, входящие в модернизированную сборочную единицу. Рабочие чертежи должны содержать:
– минимальное, но достаточное число изображений (видов, разрезов, сечений, выносных элементов), полностью раскрывающих форму детали;
– необходимые размеры с их предельными отклонениями;
– обозначение шероховатости поверхностей;
– обозначение предельных отклонений формы и расположения поверхностей;
– сведения о материале, термической обработке, покрытии и отделке.
Рабочие чертежи деталей, как правило, выполняются на листах формата
А2, А3, А4.
Более полные сведения по оформлению расчетно-пояснительной записки
и графического материала представлены в учебно-методическом пособии «Дипломное проектирование по специальности 190205: требования к составу и
оформлению» [5].
4. Рекомендации по расчету ходового механизма
гусеничного экскаватора [2 - 6,7]
Исходными данными для расчета ходового механизма являются:
1. Вертикальные нагрузки, действующие на ведущие и ведомые колеса и на
опорные катки.
2. Тяговое усилие ST max (сопротивление, необходимое на перемещение).
Тяговое усилие экскаватора с малоопорным ходовым механизмом опр еделяется из выражения
Sтяг = Wвн + Wи + Wn + Wк + Wв + Wкр ,
8
где Sтяг – сила тяги экскаватора (тяговое усилие), Н;
Wвн – внутреннее сопротивление ходовых механизмов, Н;
Wи – сопротивление инерции при трогании с места, Н;
Wn – сопротивление подъему, Н;
Wк – сопротивление катанию, Н;
Wв – сопротивление ветру, Н;
Wкр – сопротивление развороту, Н.
Для экскаватора с многоопорным ходовым механизмом
2Sтяг = Wвн + Wи + Wn + Wк + Wв + Wкр .
Для прямолинейного движения по горизонтальной поверхности из данных уравнений исключаются Wn и Wкр .
Для машин с гусеничным ходовым оборудованием Sтяг определяется для
переднего и заднего хода, причем для определения Sтяг max берутся данные при
движении экскаватора задним ходом.
Сопротивление инерции при трогании с места определяется по формуле
WИ
G V
,
g tp
где G – рабочий вес экскаватора, Н;
V – скорость передвижения экскаватора, м/с;
g – ускорение силы тяжести, м/с 2;
tp – время разгона 2÷3 с.
Сопротивление подъему – Wn = G · sinα,
где α – угол подъема, α = 20°.
Сопротивление катанию экскаватора определяется по формуле
а) для многоопорной гусеницы:
WK
1,5 n b p 2 DH
P0
DH
h
;
б) для малоопорной гусеницы:
WK
2,67 n b p 2 DH
P0
DH
,
h
где DH – диаметр направляющих колес;
n – число гусениц;
b – ширина гусеницы;
h – глубина погружения экскаватора: h
p
P0
, см;
p – фактическое удельное давление на грунт, Па;
P0 – коэффициент удельного сопротивления грунта смятию, для определенной почвы коэффициент постоянный.
Так, для крупного песка и влажной средней глины P0 = 0,3 · 9,81 · 104 Н/м2;
9
для средней глины и влажной плотной глины P0 = 0,5 · 9,81 · 104 Н/м2;
Сопротивление ветру определяется по формуле
Wb F Pb ,
2
где F – надветренная площадь, м ;
Pb – предельно допустимое давление ветра по ГОСТ 1451-77 Рb = 125 Па.
Сопротивление развороту складывается из сопротивления опорной поверхности и сопротивления скалывания грунта при повороте просевшей гусеницы:
Wкр
2( M т р
М ск )
,
В
где Мтр – полный момент трения одной гусеницы.
М тр
где
μ р b
l2
,
4
l – длина гусеницы, м;
b – ширина гусеницы, м;
р – фактическое давление на грунт, Па;
μ – коэффициент удельного трения гусеницы о грунт (0,25÷1,0);
В – расстояние между осями гусениц, м;
Мск – момент сопротивления скалыванию грунта,
Мск = 0,29 · K·h· l12 ,
где К – коэффициент сцепления грунта, К = 0,25÷2,5 кгс/см2;
h – глубина погружения гусеницы;
l1 – длина опорной части гусеницы.
Заводом-изготовителем (расчеты экскаватора ЭО-5221) предлагается следующий вариант расчета сопротивления развороту, схема которого приведена
на рисунке.
Рис. Схема разворота
10
Мс
,
r
М кр
где Мс – момент сопротивления развороту;
r – радиус разворота.
Мс
где
μ G Lcp
,
4
μ – коэффициент сопротивления повороту;
Lср – продольная база.
μm ax
μ
a (1 a )
,
r2
B
где
max
0,8 ,
а – постоянный коэффициент, принимаемый равным 0,85;
r2 – радиус поворота по забегающей гусенице:
r2 = d + b.
Из схемы видно, что r = r2, и, таким образом, находим Wкр.
Внутренние и внешние сопротивления гусеничного ходового оборудования движению в процентах от веса экскаватора приведены в табл3.2 [7].
Таблица 3.2
Сопротивление гусеничного хода движению, % веса экскаватора
Сопротивление
Подшипников опорных катков W1
ведущих колес W2
направляющих W3
Катанию опорных катков W4
Изгибанию гусеничной цепи
на ведущих колесах W5
То же, на направляющих колесах W6
Всего Wвн
Сопротивление инерции
при pазгоне Wn
Сопротивление катанию на горизонтальном пути при трогании
с места WK
Полное сопротивление на горизонтальном пути без разворота WГ
Малоопорная
гусеница
1,6 – 1,8
1,1 – 1,2
0 – 1,6
0,4 – 0,5
Многоопорная
гусеница
1,6 – 1,8
1,1 – 1,2
0 – 1,6
0,8 – 0,9
1,3 – 1,5
0,4 ÷ 2,5
4,8 ÷ 9,1
1,3 – 1,5
0,4 – 2,5
5,2 ÷ 9,5
1–2
1–2
8 – 17,5
6,5 – 15
13,8 – 27,8
12,7 – 25,7
Внутреннее сопротивление ходового механизма при движении задним
ходом определяется из следующего выражения [7]:
11
Wвн = W1 + W2 + W3 + W4 + W5 + W6 + W7,
где W1 – сопротивление в подшипниках опорных катков;
(G
W1
где
g зв ) f пр d оп
;
Dоп
f пр – приведенный коэффициент в подшипниках колес ( f пр ≈ 0,015÷0,2);
W2 – сопротивление в подшипниках ведущих колес:
1,5 S т я г f пр d в.к .
W2
;
Dв . к .
W3 – сопротивление в подшипниках направляющих колес:
2 S т я г f пр d н.к .
W3
Dн . к .
;
W4 – сопротивление катанию опорных катков:
(G
W4
где
g зв ) 2 f /
,
Dоп
f / – коэффициент трения опорных катков по гусеницам ( f / = 0,1÷0,15).
W5 – сопротивление изгибанию гусениц на ведущих колесах:
W5
где
Sтяг / d0
,
Dв . к .
d 0 – диаметр шарнира звена, см;
– коэффициент трения в шарнирах звена ( / = 0,25÷0,4);
W6 – сопротивление изгибанию гусениц на направляющих колесах:
/
W6
2 S тяг / d 0
;
Dн.к .
W7 – сопротивление движению верхней части цепи по каткам:
W7
g зв ( f пр d оп
Dоп
2f /)
.
В приведенных выражениях
g зв – вес звеньев, лежащих на земле;
d оп – диаметр оси опорного катка, см;
d в .к . – диаметр оси ведущего колеса, см;
d н.к . – диаметр оси направляющего колеса, см;
d 0 – диаметр шарнира звена, см;
Dоп – диаметр опорного катка D1 , см;
12
Dв .к . – диаметр ведущего колеса D2 , см;
Dн.к . – диаметр направляющего колеса D3 , см.
Подставив все выражения, определяющие внутренние и внешние сопротивления при заднем ходе, получим
Sтяг
+
G f пр d оп
g зв f пр d оп
G 2f
/
g зв 2 f
/
g зв f пр d оп
g зв 2 f
Dоп
1,5 S т яг f пр d в.к .
Sтяг
/
d0
Dв.к .
+ G v
g tp
F Pb
+
2 S т яг f пр d н.к .
/
2 Sтяг
d0
Dн .к .
2,67 n b p 2 Dн.к.
P0 Dн.к.
h
/
+
+
.
Проведя соответствующие преобразования, получим
Sтяг
G ( f пр d оп
2f /)
Dоп
+
1,5 S т яг f пр d в.к .
/
Sт яг
Dв.к .
d0
+
/
2 S т я г ( f пр d н.к .
d0 )
Dн.к .
+ Wвнеш. ,
где Wвнеш. – сумма внешних сопротивлений, представленных в вышеприведенной формуле.
1
G ( f пр d оп
2f /)
S т я г Dоп
+
1,5 f пр d в.к .
Dоп 1
d0
Dв . к .
G( f пр d оп
Sт яг
/
1,5 f пр d в .к .
Dв .к .
+
/
2( f пр d н.к .
d0 )
Dн .к .
2 f / ) Wвнеш. Dоп
μ / d0
2( f пр d н .к .
μ / d0 )
+
Wвнеш.
;
S тяг
.
Dн .к .
Полученное выражение служит для определения необходимой силы тяги
малоопорного гусеничного ходового оборудования при движении экскаватора
задним ходом.
Уравнение данного вида показывает, что тяговое усилие экскаватора во
многом определяется конструктивными параметрами элементов ходового оборудования. С одной стороны, эти параметры регламентируются прочностными
условиями, а с другой – внутренними сопротивлениями ходового механизма,
которые по возможности должны быть минимальными. Имея реально существующие конструкции ходовых механизмов экскаваторов и выбрав диапазон
изменения конструктивных размеров элементов хода из условия прочности,
можно путем перебора различных вариантов определить оптимальные пар аметры элементов ходового механизма.
13
Библиографический список
1. Проведение патентных исследований при курсовом и дипломном проектировании: метод. указания №281/ сост.: Н.Е. Уразова; Воронеж.
гос. арх.-строит. ун-т. - Воронеж, 1993. - 8 с.
2. Родин, И.И. Проектирование одноковшовых строительных экскаваторов: учеб. пособие / И.И. Родин, В.П. Пономарев. - Красноярск, 1973.
- 208 с.
3. Анурьев, В.И. Справочник конструктора-машиностроителя / В.И.
Анурьев: в 3 т. - М.: Машиностроение, 1978.
4. Живейнов, Н.Н. Строительная механика и металлоконструкции строительных и дорожных машин / Н.Н. Живейнов, Г.Н. Карасев, И.Ю.
Цвей. - М.: Машиностроение, 1988. - 280 с.
5. Жулай, В.А. Дипломное проектирование по специальности 190205:
требования к составу и оформлению / В.А. Жулай; Воронеж. гос. арх.строит. ун-т. - Воронеж, 2010. – 66 с.
6. Забавников, Н.А. Основы теории транспортных гусеничных машин /
Н.А. Забавников. - М.: Машиностроение, 1975. - 448 с.
7. Домбровский, Н.Г. Землеройные машины (часть первая). Одноковшовые экскаваторы / Н.Г. Домбровский. - М.: Машиностроение, 1961. 650 с.
14
Оглавление
Введение ................................................................................................3
1. Общие положения..............................................................................3
2. Задание на курсовое проектирование и содержание проекта ............3
3. Рекомендации по организации работы над курсовым проектом.......4
3.1 Требования к содержанию и оформлению
расчетно-пояснительной записки ..............................................5
3.2. Оформление чертежей курсового проекта ................................6
4. Рекомендации по расчету ходового механизма гусеничного
экскаватора ........................................................................................7
Библиографический список...............................................................13
Машины для земляных работ
(раздел «Экскаваторы»)
Методические указания
к выполнению курсового проекта
для студентов 4-го курса специальности 190205
«Подъемно-транспортные, строительные,
дорожные машины и оборудование»
и 3-го курса бакалавриата 190100
«Наземные транспортно-технологические комплексы»
Составитель: к.т.н., профессор Геращенко Вячеслав Николаевич
Редактор Аграновская Н.Н.
Подписано в печать 04.07. 2012. Формат 60×84 1/16. Уч.-изд. л. 0,87.
Усл.-печ. л. 0,9. Бумага писчая. Тираж 150 экз. Заказ № 342.
__________________________________________________________
Отпечатано: отдел оперативной полиграфии издательства учебной литературы и учебнометодических пособий Воронежского ГАСУ
394006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
12
Размер файла
322 Кб
Теги
земляных, 369, работа, машина
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа